智能型永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器是在上世紀(jì)90 年代末吸取國(guó)際上先進(jìn)的真空斷路器技術(shù)而研制成功的新一代真空斷路器,具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作可靠、少維護(hù)、價(jià)格適中、使用壽命長(zhǎng)等顯著優(yōu)點(diǎn)。邯鋼動(dòng)力公司在燒結(jié)廠、三鋼廠、20000 m3/h 制氧站使用該開(kāi)關(guān)4 年多, 運(yùn)行平穩(wěn),安全可靠, 受到操作者及維護(hù)人員的好評(píng)。
1 智能一體化永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器的結(jié)構(gòu)
從圖1 可看出, 主回路部分采用固封極柱結(jié)構(gòu), 防污穢能力強(qiáng), 可消除灰塵和潮氣對(duì)滅弧室的影響。操作機(jī)構(gòu)采用體積小、磁效大、功耗低、壽命長(zhǎng)的永磁機(jī)構(gòu)。具備快速手動(dòng)分閘裝置, 打開(kāi)操作孔就可操作。
面板布置: 1、手動(dòng)分閘操作孔, 2、計(jì)數(shù)器指示, 3、分、合閘位置指示等。
由于分、合閘控制采用位置傳感器來(lái)進(jìn)行控制, 具有無(wú)電弧、無(wú)機(jī)械磨損等特點(diǎn)?？蓭ж?fù)荷頻繁操作, 不受環(huán)境條件限制。配智能型脫扣裝置, 可實(shí)現(xiàn)過(guò)流短路、接地、欠壓等保護(hù)功能。
采用永磁控制器來(lái)進(jìn)行控制操作, 主開(kāi)關(guān)元件采用具有較高電壓電流裕量的IGBT, 控制器具有自動(dòng)檢測(cè)功能, 對(duì)于裝置內(nèi)部故障和開(kāi)關(guān)本體故障能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)并及時(shí)告警和封鎖開(kāi)關(guān)操作等功能?？梢苑奖愕耐瑴y(cè)控及保護(hù)裝置連接, 組成智能開(kāi)關(guān)系統(tǒng)。并具有通訊功能。
2 智能一體化永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器保證運(yùn)行可靠
2.1 手動(dòng)能可靠分閘
永磁真空產(chǎn)品機(jī)構(gòu)上均有一個(gè)可靠的手動(dòng)分閘裝置, 在緊急的情況下可手動(dòng)分閘, 手分速度可完全滿足技術(shù)要求, 具備分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰Α?/FONT>
2.2 合閘控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能夠合閘
也就是說(shuō)當(dāng)合閘控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障, 而這時(shí)必須要合閘的情況下（ 這種情況是非常少的） , 這時(shí)候有兩種情況, 一種是操作電源也沒(méi)有了, 另一種是還有操作電源, 這時(shí)候, 在有操作電源的情況下, 可直接將電源加到合閘線圈的兩端（ 該線圈兩端已經(jīng)引到端子上） 可用50A 直流接觸器操作, 通電就可直接合閘; 在沒(méi)有操作電源的情況下, 可用廠家提供的手提電源箱, 該電源箱在一次性充滿電的情況下可進(jìn)行30 次的分、合閘循環(huán)操作, 只要將它與端子上引出的合閘線圈兩端相接, 直接可進(jìn)行合閘操作, 由于手提電源箱帶有繼電保護(hù)接口, 所以不會(huì)失去繼電保護(hù)。
2.3 電磁線圈不易燒損
在原來(lái)彈簧機(jī)構(gòu)和電磁操作機(jī)構(gòu)中, 由于輔助開(kāi)關(guān)的擊穿或機(jī)構(gòu)的卡滯等原因造成分、合閘線圈長(zhǎng)時(shí)間的通電, 使得分、合閘線圈燒損經(jīng)常發(fā)生。現(xiàn)采取的措施是兩個(gè)線圈前均加有一個(gè)長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)直流空氣開(kāi)關(guān), 能可靠的保護(hù)線圈, 使得分、合閘線圈不可能長(zhǎng)期通電?？刂七^(guò)程上給出了兩個(gè)條件, 一是在固定分合閘時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到位置信號(hào), 經(jīng)短延時(shí)斷開(kāi)電源; 二是沒(méi)檢測(cè)到位置信號(hào), 到達(dá)固定分合閘時(shí)間斷開(kāi)電源并報(bào)警輸出故障信號(hào), 這樣就可避免上述故障, 提高了可靠性。
2.4 可靠的永磁控制器
控制回路的發(fā)展經(jīng)歷了從普通繼電器控制方式向大功率電力電子器件控制方式轉(zhuǎn)變的過(guò)程。普通繼電器控制方式采用直流繼電器控制分合閘線圈, 來(lái)達(dá)到控制開(kāi)關(guān)分合閘的目的。
繼電器控制方式存在體積大、壽命短、延遲時(shí)間長(zhǎng)、接點(diǎn)粘連等問(wèn)題, 因此其使用受到了很大的限制。
永磁控制器采用大功率電力電子器件IGBT 開(kāi)關(guān)管。該方式采用單片機(jī)的設(shè)計(jì)方案, 因此其具有以下優(yōu)點(diǎn): 體積小、功能強(qiáng)大、延遲時(shí)間短、壽命長(zhǎng)等?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)該類型的永磁控制器獲得了較為廣泛的應(yīng)用。
2.5 不易失磁的永磁材料
永磁機(jī)構(gòu)的永磁材料采用的是釹鐵硼, 經(jīng)過(guò)近10 年的發(fā)展和經(jīng)驗(yàn), 其壽命可達(dá)到10 萬(wàn)次以上還保持良好的磁性?？煽糠€(wěn)定的性能確保了永磁機(jī)構(gòu)的安全, 促進(jìn)了真空開(kāi)關(guān)的發(fā)展。
3 永磁機(jī)構(gòu)與彈簧機(jī)構(gòu)的比較
真空斷路器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu), 從最初的電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)展到現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu),帶動(dòng)了真空斷路器的發(fā)展。永磁機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)是斷路器機(jī)構(gòu)的一次重大突破。
彈簧機(jī)構(gòu)利用交直電動(dòng)機(jī)對(duì)彈簧進(jìn)行預(yù)儲(chǔ)能,利用彈簧能進(jìn)行分合閘操作,從而對(duì)電源要求低,交直流均可操作,電源丟失后仍可以完成一個(gè)和分循環(huán),因此得到廣泛的應(yīng)用。但彈簧機(jī)構(gòu)（ 如圖4） 有其自身不可克服的缺點(diǎn):零部件數(shù)量多、要求加工精度高、制造工藝復(fù)雜、成本高、產(chǎn)品可靠性不易保證。限制了真空開(kāi)關(guān)向電氣壽命免維護(hù)等要求更高的方向發(fā)展。
永磁機(jī)構(gòu)（ 如圖3） 特點(diǎn)是: 零部件數(shù)量少、電磁操作、永磁保持。動(dòng)作過(guò)程簡(jiǎn)單、無(wú)緩沖器、儲(chǔ)能裝置、分閘彈簧脫扣器、分合閘摯子等。機(jī)構(gòu)零部件比彈簧機(jī)構(gòu)減少80%以上,大大降低了故障率, 可直接用標(biāo)準(zhǔn)電壓（ DC110/220V） 進(jìn)行操作, 基本可以達(dá)到免維護(hù),為高參數(shù)真空開(kāi)關(guān)開(kāi)辟了一條新的路徑。
據(jù)統(tǒng)計(jì)2004 年～2007 年, 邯鋼動(dòng)力廠使用的永磁機(jī)構(gòu)真空開(kāi)關(guān), 在機(jī)構(gòu)上沒(méi)有發(fā)生一起故障, 而彈簧機(jī)構(gòu)的真空開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)部分就發(fā)生了5 次故障, 影響公司生產(chǎn)累計(jì)20h, 造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
4 結(jié)論
智能型永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器以永磁機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)采用電磁操作、永磁保持的方式, 元件極少, 動(dòng)作過(guò)程簡(jiǎn)單, 從而保證運(yùn)行中的可靠性, 降低了故障率, 達(dá)到免調(diào)試、少維護(hù), 受到操作者及維護(hù)人員的好評(píng), 便于推廣應(yīng)用。
（轉(zhuǎn)載）
